【C++】类和对象---友元,内部类,匿名对象详解

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友元

友元函数

友元类

内部类

匿名对象



 ⭐友元

友元提供了一种突破封装的方式,有时提供了便利。但是友元会增加耦合度,破坏了封装,所以
友元不宜多用。
友元分为:友元函数友元类。

⚡友元函数

先看一个问题:

现在尝试去重载operator<<,然后发现没办法将operator<<重载成成员函数。因为cout的
输出流对象和隐含的this指针在抢占第一个参数的位置。
this指针默认是第一个参数也就是左操作
数了。但是实际使用中cout需要是第一个形参对象,才能正常使用。所以要将operator<<重载成
全局函数。但又会导致类外没办法访问成员,此时就需要友元来解决。operator>>同理。

class Date
{
public:Date(int year, int month, int day): _year(year), _month(month), _day(day){}// d1 << cout; -> d1.operator<<(&d1, cout); 不符合常规调用
// 因为成员函数第一个参数一定是隐藏的this,所以d1必须放在<<的左侧ostream& operator<<(ostream& _cout){_cout << _year << "-" << _month << "-" << _day << endl;return _cout;}
private:int _year;int _month;int _day;
};

这是重载成成员函数后的写法:

这是重载成全局函数的写法:

友元函数可以直接访问类的私有成员,它是定义在类外部普通函数不属于任何类,但需要在类的内部声明,声明时需要加friend关键字

class Date
{friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d);friend istream& operator>>(istream& _cin, Date& d);
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day){}
private:int _year;int _month;int _day;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
{_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, Date& d)
{_cin >> d._year;_cin >> d._month;_cin >> d._day;return _cin;
}
int main()
{Date d;cin >> d;cout << d << endl;return 0;
}

 说明:

  • 友元函数可访问类的私有和保护成员,但不是类的成员函数
  • 友元函数不能用const修饰
  • 友元函数可以在类定义的任何地方声明,不受类访问限定符限制
  • 一个函数可以是多个类的友元函数
  • 友元函数的调用与普通函数的调用原理相同
     

⚡友元类

友元类的所有成员函数都可以是另一个类的友元函数,都可以访问另一个类中的非公有成员。

  • 友元关系是单向的,不具有交换性。(比如上述Time类和Date类,在Time类中声明Date类为其友元类,那么可以在Date类中直接访问Time类的私有成员变量,但想在Time类中访问Date类中私有的成员变量则不行。就好像你把一个人当朋友,但是别人不把你当朋友😀)
  • 友元关系不能传递(如果C是B的友元, B是A的友元,则不能说明C时A的友元。)
  • 友元关系不能继承
class Time
{friend class Date; // 声明日期类为时间类的友元类,//则在日期类中就直接访问Time类中的私有成员变量
public:Time(int hour = 0, int minute = 0, int second = 0): _hour(hour), _minute(minute), _second(second){}
private:int _hour;int _minute;int _second;
};
class Date
{
public:Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1): _year(year), _month(month), _day(day){}void SetTimeOfDate(int hour, int minute, int second){// 直接访问时间类私有的成员变量_t._hour = hour;_t._minute = minute;_t._second = second;}
private:int _year;int _month;int _day;Time _t;
};

 ⭐内部类

概念:如果一个类定义在另一个类的内部,这个内部类就叫做内部类。内部类是一个独立的类,
不属于外部类,更不能通过外部类的对象去访问内部类的成员。外部类对内部类没有任何优越
的访问权限。

注意:内部类就是外部类的友元类,参见友元类的定义,内部类可以通过外部类的对象参数来访
问外部类中的所有成员。但是外部类不是内部类的友元。(假如类B定义在类A内部,B可以访问A的成员,但是A不能访问B的成员)
特性:

  1. 内部类可以定义在外部类的public、protected、private都是可以的。
  2. 注意内部类可以直接访问外部类中的static成员,不需要外部类的对象/类名。
  3. sizeof(外部类)=外部类,和内部类没有任何关系。
     
class A
{
private:static int k;int h;
public:class B // B天生就是A的友元{public:void foo(const A& a){cout << k << endl;//OKcout << a.h << endl;//OK}};
};
int A::k = 1;
int main()
{A::B b;b.foo(A());return 0;
}

 ⭐匿名对象

匿名对象是在C++中创建的临时对象,没有被命名,通常用于临时操作或作为函数的实参或返回值。

特点:

  1. 临时对象:匿名对象通常是临时创建的,用于某个特定的操作或任务,不需要在程序中保留其状态或引用。

  2. 作为函数参数:匿名对象可以作为函数的参数传递,这样可以简化代码,避免创建额外的对象。

  3. 作为函数返回值:函数可以返回匿名对象,这样可以在调用函数时直接得到临时对象的值。
  4. 生命周期:匿名对象的生命周期通常很短,只在当前表达式或语句中有效(当前行)。一旦表达式或语句结束,匿名对象就会被销毁。因此,在使用匿名对象时要注意其生命周期,避免出现悬空指针或未定义行为。

class A
{
public:A(int a = 0):_a(a){cout << "A(int a)" << endl;}~A(){cout << "~A()" << endl;}
private:int _a;
};
class Solution {
public:int Sum_Solution(int n) {//...return n;}
};
int main()
{A aa1;// 不能这么定义对象,因为编译器无法识别下面是一个函数声明,还是对象定义//A aa1();// 但是我们可以这么定义匿名对象,匿名对象的特点不用取名字,// 但是他的生命周期只有这一行,我们可以看到下一行他就会自动调用析构函数A();A aa2(2);// 匿名对象在这样场景下就很好用,当然还有一些其他使用场景Solution().Sum_Solution(10);//如果不用匿名对象的方法,就需要先创建一个对象Solution s;s.Sum_Solution(10);return 0;
}

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